CN103994145A - 一种新型气浮轴 - Google Patents

Abstract

一种新型气浮轴，包括主轴，机体，主轴包括主体部以及两个轴头部，轴头部的直径小于主体部的直径，主体部的两端分别形成一个受压面，两受压面的外侧分别设置有一止推轴承；止推轴承上均匀分布有多个轴向阻尼塞；机体上设置有多个径向阻尼塞，该多个径向阻尼塞排列成多列；两止推轴承与机体固定连接，止推轴承上设置有多个第一通道，第一通道的内侧端部与轴向阻尼塞的第一进气口连通，第一通道的外侧端部互相连通；机体上设置有多个沿机体轴向延伸并将两止推轴承上的第一通道连通的第二通道，每一个第二通道均对应一列径向阻尼塞。本发明的气浮轴由于将主轴的主体部分直径增大，增加了主轴的径向承载能力和刚性，确保主轴旋转时的回转精度。

Description

一种新型气浮轴

 

技术领域

本发明涉及一种新型气浮轴。

 

背景技术

气浮轴是采用气体替代传动的润滑油作为润滑剂的转轴结构，相比于传统的轴结构，其具有易于保养、转动阻力小等优点。

参见图1所示，为现有的一种气浮轴，其包括主轴110、套在主轴110外部的气浮套130、套在气浮套130外部的机体120（即轴套），主轴110的一端径向向外延伸形成一轴肩111，轴肩111的两侧套在主轴110外部的前止推轴承140和后止推轴承150，前止推轴承140和后止推轴承150之间夹持有一套在轴肩111外部的调整垫160，调整垫160用于调整前止推轴承140、后止推轴承150与轴肩111之间的间隙，且调整垫160、前止推轴承140、后止推轴承150机体120以及气浮套130固定成一个整体，主轴110活动的安装在该整体内部，在前止推轴承140、后止推轴承150分别安装有轴向阻尼塞170，气浮套130上安装有径向阻尼塞180，上述的调整垫160、前止推轴承140、后止推轴承150机体120以及气浮套130组成的整体结构上具与各个轴向阻尼塞170和径向阻尼塞180连通的气体通道，用以为轴向阻尼塞170和径向阻尼塞180输送压缩气体，气浮轴工作时，压缩气体充满气浮套130与主轴110之间的间隙以及轴肩111与前止推轴承140、后止推轴承150之间的间隙，使主轴110悬浮；上述的气浮轴虽然能够正常使用，但是其在工作时，气浮套130承受径向载荷，且主轴110与气浮套130、以及气浮套130与机体120之间均存在装配间隙，因此主轴110的径向摆动量相对较大，且由于轴向阻尼塞170输出的压缩气体是在主轴110的一端施压，容易使主轴110偏摆。此外，上述的气浮轴由于需要设置气浮套130以及调整垫160，导致其结构复杂，且加工难度较大。

 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种新型气浮轴，其能够增加主轴转动的平稳性，并且结构简单，降低气浮轴的加工难度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型气浮轴，包括主轴，以及机体，主轴包括穿接在机体内的主体部以及两个分别位于主体部两端的轴头部，轴头部的直径小于主体部的直径，主体部的两端分别形成一个受压面，两受压面的外侧分别设置有一套在与其位于同一端的轴头部外部的止推轴承；止推轴承上均匀分布有多个轴向阻尼塞，轴向阻尼塞上设置有第一进气口以及朝向受压面的第一出气口；机体上设置有多个径向阻尼塞，该多个径向阻尼塞排列成多列，每一列径向阻尼塞的排列方向与机体的轴向一致，并且该多列径向阻尼塞在机体的圆周方向上均匀分布，径向阻尼塞上设置有第二进气口以及朝向主轴外侧面的第二出气口；两止推轴承与机体固定连接，止推轴承上设置有多个与轴向阻尼塞一一对应的第一通道，第一通道的内侧端部和与其对应的轴向阻尼塞的第一进气口连通，第一通道的外侧端部互相连通，其中一个第一通道的外侧端部延伸至止推轴承的外表面形成与外界的压缩气源连通的压缩气进口；机体上设置有多个沿机体轴向延伸并将两止推轴承上的第一通道连通的第二通道，每一个第二通道均对应一列径向阻尼塞，且每一列径向阻尼塞的第二进气口由与该列径向阻尼塞对应的第二通道串联连通。

径向阻尼塞呈柱状，其嵌置在机体内并沿机体的径向延伸，第二进气口沿径向阻尼塞的径向延伸并由径向阻尼塞的一侧贯穿至另一侧，第二进气口的轴线和与其对应的第二通道的轴线重合；第二出气口由第二进气口的中间部延伸至径向阻尼塞的内侧端面。

径向阻尼塞的内侧端面上开设有一位于第二出气口末端的第二稳压气腔。

止推轴承与受压面相对的面上设置有一环形气槽，多个第二通道的端部以及止推轴承上的多个第一通道均与该环形气槽连通。

轴向阻尼塞呈柱状，其嵌置在止推轴承内并沿机体的轴向延伸，第一进气口和第一出气口均沿轴向阻尼塞的轴向延伸。

轴向阻尼塞靠近受压面的端面上设置有一位于第一出气口末端的第一稳压气腔。

本发明的有益效果在于：

相比于现有技术，本发明的气浮轴由于将主轴的主体部分直径增大，增加了主轴的径向承载能力和刚性，确保主轴旋转时的回转精度。同时，省略的气浮套，简化了气浮轴的结构，提高了气浮轴的精度，易于气浮轴的拆装维修。

 

附图说明

图1为现有气浮轴的结构示意图；

图2为本发明气浮轴的结构示意图；

图3为图1中前止推轴承的结构示意图；

图4为图1中A处的放大视图；

图5为图1中B处的放大视图；

其中：20、主轴；21、受压面；22、主体部；23、轴头部；30、机体；31、第二通道；40、前止推轴承；41、第一通道；42、环形气槽；43、轴向孔；50、后止推轴承；60、径向阻尼塞；61、第二进气口；62、第二出气口；63、第二稳压气腔；70、轴向阻尼塞；71、第一进气口；72、第一出气口；73、第一稳压气腔。

 

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图2-5所示，为本发明的一种气浮轴，其包括主轴20、机体30、前止推轴承40以及后止推轴承50，主轴20的结构与现有不同，其是包括主体部22以及两个分别位于主体部22两端的轴头部23，机体30套在主体部22的外部，两轴头部23从机体30的两端穿出，即轴头部23突出于机体30的端部，轴头部23的直径小于主体部22的直径，由此，在主轴20的两端分别形成一个台阶部，主体部22的两端面分别形成一个受压面21。前止推轴承40和后止推轴承50分别套在两轴头部23上并分别位于前、后受压面21的外侧；前止推轴承40和后止推轴承50上均设置有多个均匀分布的轴向阻尼塞70，轴向阻尼塞70用于将外界的压缩气体输送到前止推轴承40或和后止推轴承50与相应受压面21之间的间隙处，并且，前止推轴承40和后止推轴承50上的轴向阻尼塞70输出的气体压力均等，使主轴20上的两个受压面21受力平衡。

机体30上设置有多个径向阻尼塞60，该多个径向阻尼塞60排列成多列，每一列均包括两个径向阻尼塞60，且每一列径向阻尼塞60的排列方向与机体30的轴向一致，该多列径向阻尼塞60在机体30的圆周方向上均匀分布，多个径向阻尼塞60用于将外界的压缩气体输送到机体30和主轴20之间的间隙中，在同一圆周方向上的多个径向阻尼塞60使主轴20的中心轴线始终与机体30的中心轴线重合，在机体30不同径向截面上的径向阻尼塞60，可以确保主轴20长度方向不同位置均衡受力。

上述的前止推轴承40和后止推轴承50与机体30固定连接成整体，在该连接成的整体中设置有用于输送压缩气体的气路通道，用于为多个径向阻尼塞60和多个轴向阻尼塞70输送压缩气体，轴向阻尼塞70包括有第一进气口71和第一出气口72；由于前止推轴承40和后止推轴承50结构相同，以前止推轴承40为例，在前止推轴承40上设置有多个第一通道41，该多个第一通道41与前止推轴承40上的多个轴向阻尼塞70一一对应，轴向阻尼塞70嵌置在前止推轴承40上并位于第一通道41内侧端部，轴向阻尼塞70的第一出气口72正对前端的受压面21，第一通道41的内侧端部和与其对应的轴向阻尼塞70的第一进气口71连通，前止推轴承40上的多个第一通道41相互连通。为了便于加工，可以在前止推轴承40靠近受压面21的一面上加工多个与第一通道41一一对应的轴向孔43，此外，在前止推轴承40靠近受压面21的一面上加工一个将多个轴向孔43连通的环形气槽42，如此，多个第一通道41均与环形气槽42连通。第一通道41在加工时，可以是由前止推轴承40的圆周面上沿由前止推轴承40的径向向内加工形成的盲孔，然后利用堵头将盲孔的开口封堵，预留其中一个盲孔的开口，即其中一个第一通道41延伸至前止推轴承40的外表面，形成与外界的压缩气源连通的压缩气进口。后止推轴承50以及与其上的多个轴向阻尼塞70的安装关系与上述相同，不同的是，后止推轴承50不需要设置压缩气进口，因此，其上开设的盲孔的开口均由堵头封堵。机体30上设置有多个沿机体30轴向延伸的第二通道31，该多个第二通道31与多列径向阻尼塞60一一对应，径向阻尼塞60上设置有第二进气口61和第二出气口62，每一个第二通道31均将同一列的两个径向阻尼塞60的第二进气口61串联连通，第二出气口62则正对主轴20的外侧面。

为了减小机体30的壁厚，上述的径向阻尼塞60被设置为柱状，其嵌置在机体30内部并沿机体30的径向延伸，第二进气口61沿径向阻尼塞60的径向延伸并由径向阻尼塞60的一侧贯穿至另一侧，径向阻尼塞60上的第二进气口61的轴线和与其对应的第二通道31的中心轴线重合，第二出气口62沿径向阻尼塞60的轴向延伸，且第二出气口62由第二进气口61的中间部延伸至径向阻尼塞60的内侧端面（即靠近主轴20的端面）。上述结构中，压缩气体从径向阻尼塞60的侧面进入，因此，可以减小机体30的壁厚，并且无需在机体30和主轴20之间设置气浮套。第二通道31的两端分别延伸至前止推轴承40和后止推轴承50上的环形气槽42处，由此，不仅可以使多个第二通道31连通，也可以使前止推轴承40和后止推轴承50上的多个第一通道41与多个第二通道31连通，使得整个气路通道贯穿连通。当然，上述气路通道的连通还可以采用其他结构，例如在机体30以及前止推轴承40和后止推轴承50开设连通孔，总之，只要确保压缩气体最终能够从各个轴向阻尼塞70和径向阻尼塞60输出均衡输出即可，本发明所提供的具体连通结构，是为了方便整个结构的加工，以及使压缩气体的压力损耗较小，保证压力均衡。

轴向阻尼塞70同样呈柱状，其嵌置在前止推轴承40或后止推轴承50内并沿机体30的轴向延伸，第一进气口71和第一出气口72均沿轴向阻尼塞70的轴向延伸，第一出气口72一端与第一进气口71连通、另一端延伸至轴向阻尼塞70的内侧端面（即与受压面21向对的端面）上。

本发明中，当需要增加主轴20的直径，以增大主轴20的承载能力时，则可以在上述的前止推轴承40上的每一个第一通道41的延伸方向上设置两个以上的轴向阻尼塞70，即前止推轴承40和后止推轴承50上均设置两圈以上的轴向阻尼塞70。

为了进一步稳定压力，可以在上述的轴向阻尼塞70靠近受压面21的端面上设置一个位于第一出气口72末端的第一稳压气腔73；同样的，在径向阻尼塞60的内侧端面（即靠近主轴20侧面的端面）上开设有一位于第二出气口62末端并与第二稳压气腔63；由此来增大压缩气体与主轴20的接触面，从而确保主轴20更为平稳。

本发明的气浮轴在工作时，压缩气体从前止推轴承40上的压缩气进口进入，再由前止推轴承40上的环形气槽42平均分配给前止推轴承40上的多个第一通道41以及机体30上的多个第二通道31，进入第二通道31的气体顺延第二通道31进入到后止推轴承50上的环形气槽42，并被平均分配给后止推轴承50上的多个第一通道41，主轴20两端的轴向阻尼塞70喷出高压气体分别作用于两个受压面21，对主轴20产生前后推力，使主轴20前后压力平衡；同时，主轴20外侧的多个径向阻尼塞60喷出的高压气体作用于主轴20的外侧面，使主轴20在径向产生平衡；最终，多个轴向阻尼塞70和多个径向阻尼塞60共同作用，使主轴20悬浮并处于一个平衡位置。

在这里需要说明的是，本发明的轴向阻尼塞70的数量可以根据气浮轴的尺寸选择，同样，径向阻尼塞60的数量也可以根据气浮轴的尺寸选择，例如，当主轴20的长度较大时，可以将三个以上的径向阻尼塞60设置为一列。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型气浮轴，其特征在于，包括主轴，以及机体，主轴包括穿接在机体内的主体部以及两个分别位于主体部两端的轴头部，轴头部的直径小于主体部的直径，主体部的两端分别形成一个受压面，两受压面的外侧分别设置有一套在与其位于同一端的轴头部外部的止推轴承；止推轴承上均匀分布有多个轴向阻尼塞，轴向阻尼塞上设置有第一进气口以及朝向受压面的第一出气口；机体上设置有多个径向阻尼塞，该多个径向阻尼塞排列成多列，每一列径向阻尼塞的排列方向与机体的轴向一致，并且该多列径向阻尼塞在机体的圆周方向上均匀分布，径向阻尼塞上设置有第二进气口以及朝向主轴外侧面的第二出气口；两止推轴承与机体固定连接，止推轴承上设置有多个与轴向阻尼塞一一对应的第一通道，第一通道的内侧端部和与其对应的轴向阻尼塞的第一进气口连通，第一通道的外侧端部互相连通，其中一个第一通道的外侧端部延伸至止推轴承的外表面形成与外界的压缩气源连通的压缩气进口；机体上设置有多个沿机体轴向延伸并将两止推轴承上的第一通道连通的第二通道，每一个第二通道均对应一列径向阻尼塞，且每一列径向阻尼塞的第二进气口由与该列径向阻尼塞对应的第二通道串联连通。

2.如权利要求1所述的新型气浮轴，其特征在于，径向阻尼塞呈柱状，其嵌置在机体内并沿机体的径向延伸，第二进气口沿径向阻尼塞的径向延伸并由径向阻尼塞的一侧贯穿至另一侧，第二进气口的轴线和与其对应的第二通道的轴线重合；第二出气口由第二进气口的中间部延伸至径向阻尼塞的内侧端面。

3.如权利要求2所述的新型气浮轴，其特征在于，径向阻尼塞的内侧端面上开设有一位于第二出气口末端的第二稳压气腔。

4.如权利要求1所述的新型气浮轴，其特征在于，止推轴承与受压面相对的面上设置有一环形气槽，多个第二通道的端部以及止推轴承上的多个第一通道均与该环形气槽连通。

5.如权利要求1所述的新型气浮轴，其特征在于，轴向阻尼塞呈柱状，其嵌置在止推轴承内并沿机体的轴向延伸，第一进气口和第一出气口均沿轴向阻尼塞的轴向延伸。

6.如权利要求5所述的新型气浮轴，其特征在于，轴向阻尼塞靠近受压面的端面上设置有一位于第一出气口末端的第一稳压气腔。